Живоглядов В.Г. Теория движения транспортных и пешеходных потоков

Подождите немного. Документ загружается.

Известия высших учебных заведений

Северо-Кавказский регион

В. Г. Живоглядов

Теория движения транспортных

и пешеходных потоков

Ростов-на-Дону 2005

УДК 656.135.073

ББК 39.3

Ж 67

Рецензенты:

заведующий кафедрой «Организация и безопасность движения» МА-ДИ

(ГТУ), заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор техн. наук, профес-

сор А.И. Рябчинский;

начальник управления ГИБДД ГУВД КК В.В. Павлов;

директор ККГУ «Дорожный комитет» К.Х. Нехай;

главный инженер - зам. директора ККГУ «Дорожный комитет» В.Н. Ку-

жель:

доктор экономических наук, профессор кафедры организации перевозок и

дорожного движения КубГТУ Н.В. Долбня;

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры прикладной ма-

тематики КубГУ В.Н. Кармазин.

Жмвоглядов В.Г.

Ж 67 Теория движения транспортных и пешеходных потоков. -Ростов н/Д: Изд-

во журн. «Изв. вузов. Сев.- Кавк. регион», 2005.- 1082 с.

В монографии дан анализ существующих теоретических основ, методов

пропуска транспортных и пешеходных потоков (ТПП) и в целом дорожного

движения как в отечественной, так и в зарубежной практике. Рас-

сматриваемая "теория ..." построена на базе разрабатываемых автором ме-

тодов расчета и оценки рационачьного пропуска ТПП на различных пере-

сечениях дорог, ширины полос движения, интенсивностей конфликтова-ния,

организации и управления на малых и больших массивах. Также представле-

ны главы о теоретических принципах оптимальности, региональном управ-

лении и оценочных критериях организации и управления движением.

Монография может быть использована студентами автодорожных фа-

культетов научными работниками, аспирантами, специалистами дорожных и

транспортных инспекций и другими категориями инженеров, занимающихся

вопросами О и УДД.

УДК 656.135.073

ISSN 0321-2653 © Живоглядов В.Г., 2005

ПРЕДИСЛОВИЕ

В дорожном движении главной функцией цели является бес-

препятственный пропуск транспортных и пешеходных потоков на макси-

мальных скоростях сообщения с минимальными задержками у стоп - линий

перекрестков или пешеходных переходов и максимумом БДД. Таким обра-

зом пропуск транспортных и пешеходных потоков (ТПП) должен строится на

базе четкой организации и управления дорожным движением, обеспеченной

программно-математической методологией с учетом психофизиологических

факторов ее участников.

Организация и управление дорожным движением - это сложный про-

блемный дорожно-транспортный комплекс, включающий транспортные и

пешеходные потоки с их взаимодействием как объект управления; потенциа-

лы проезжих частей дорожных сетей, их перекрестков как объект организа-

ции реализуется в основном за счет инженерно-технических и организацион-

но-нормативных решений, а также программно-математического и методоло-

гического обеспечения.

Применяемые в организации и управлении этим комплексом методы ре-

шения задач, связанные с пропуском транспортных и пешеходных потоков,

построенные на эмпирических посылках, приводят к значительным задерж-

кам или к заторам в движении, снижению скоростей сообщения, засорению

воздушного бассейна и, как правило, к удорожанию конечного транспортно-

го продукта. Перечисленные издержки явились побудительной причиной к

проведению автором НИР и написанию монографии.

В первой главе настоящей монографии дан обзорный аналитический ма-

териал, в котором исследованы на работоспособность и размерность теоре-

тические принципы, методы и алгоритмы зарубежных и отечественных спе-

циалистов, используемые для расчетов и оценки параметров дорожного дви-

жения.

Во второй главе концептуально построена теория пропуска ТПП на ре-

гулируемых светофорами перекрестках, где красной нитью прослеживается

реализация принципов оптимальности в разработанных автором методах

расчета циклов, фаз, тактов и других параметров светофорного регулирова-

ния (CP). Предложенная здесь методология позволяет обеспечивать рацио-

нальное светофорное регулирование и достоверные оценки. Она применима

как при локальном, магистральном, сетевом - жестком многопрограммном,

так и при адаптивном управлении дорожным движением.

В третьей главе достаточно подробно рассматривается функ-

ционирование нерегулируемых (равнозначных и неравнозначных) перекрест-

ков, а также приведена оценка их потенциалов в условиях однорядного и

многорядного движения. Здесь показан слишком громоздкий механизм ма-

тематического описания без реализации принципа агрегирования с целью

раскрытия диапазона и глубины исследования и представления НИР на этом

объекте УДС. Впервые представлена специалистам дорожного движения и

научной общественности обобщенная цельная теория пропуска транспорт-

ных потоков через нерегулируемые перекрестки. Учитывая, что такие пере-

крестки в стране составляют около 90 %, применение данной теории позво-

лит устанавливать предельные значения эксплуатации равнозначных, нерав-

нозначных нерегулируемых перекрестков, что весьма важно в условиях до-

роговизны средств светофорного регулирования.

В четвертой главе представлена теория пропуска транспортных потоков

(ТП) на развязках с круговым движением (РКД) как с двухрядным, так и

многорядным движением. Вместе с этим предложена методология расчета и

оценки ширины проезжей части в зависимости от диаметра центрального

островка и удаленности от него, а также потенциала участка переплетения,

что способствует обеспечению безопасности дорожного движения.

В пятой главе изложена теория конфликтования транспортных и пеше-

ходных потоков во всех интерпретациях. Описаны процессы конфликтования

транспортных потоков с транспортными потоками, транспортных потоков с

пешеходными потоками на переходах улиц и перекрестков. Дано математи-

ческое описание интенсивностей конфликтования не только на перекрестках,

но и на перегонах при маневрировании транспортных средств.

В шестой главе достаточно подробно и предметно описаны принципы

оптимальности пропуска потоков через регулируемый перекресток. Раскры-

ты зависимости оптимальности и расчетных параметров ТПП от его исход-

ных величин. Кроме того, как в этой главе, так и во второй показаны соответ-

ственно механизмы возникновения заторовых состояний и методика расчета

задержек на малых и больших пространствах (частный случай).

В седьмой главе представлены теоретические основы зависимости ши-

рины полосы движения от динамических продольных, поперечных и верти-

кальных габаритов ТС и их размеров. Приведен обширный иллюстрацион-

ный материал, построенный на базе разработанной математической модели.

В восьмой главе представлены результаты исследований динамики дви-

жения группы (пачки) ТС в зависимости от интенсивности прибытия ТС к

стоп - линии и от временного интервала удаления «пачки» от генерирующего

перекрестка и от других параметров СР.

В девятой главе изложены принципы локального, магистрального, сете-

вого и регионального управления дорожным движением. В ней дается ком-

плекс подсистем дорожно-транспортных, социально-бытовых, правоохрани-

тельных и сервисных инфраструктур. Впервые представлены результаты ис-

следования функционирования системы регионального управления, которое

описано доступным математическим языком в системном аспекте.

В десятой главе подробно рассматриваются теоретические принципы и

методология формирования ТПП, построенная на математических посылках

в иерархическом аспекте.

В одиннадцатой главе даны функциональные и комплексный критерии

оценки качества О и УДД, построенные на аналитической базе в методиче-

ской концепции.

В каждой главе самостоятельными разделами представлены эксперимен-

тальные исследования, где показаны блок-схемы расчета алгоритмов - ап-

проксимированное моделирование случайного непрерывного процесса в виде

последовательности дискретных величин.

В конце книги приведены подробные комментарии к буквенным обозна-

чениям, используемым в тексте.

Автор выражает глубокую признательность научному консультанту док-

тору технических наук, профессору А.И. Рябчинскому и рецензентам за цен-

ные замечания, которые были учтены при подготовке рукописи к изданию.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

AT - автотранспорт

АСУД - автоматизированная система управления дорожным дви

жением

БДД - безопасность дорожного движения

В-А-Д-С-Д-В - водитель-автомобиль-дорога-среда-движение-водитель

ВДГ - вертикальный динамический габарит

ГАИ - государственная автомобильная инспекция

ГИБДД - государственная инспекция безопасности дорожного

движения

ГР - гибкое (адаптивное)регулирование

ДБ - дистанция безопасности

ДД - дорожное движение

ДЗ - дорожные знаки

ДК - дорожный контролер

ДПГ - динамический продольный габарит

ДР - дорожная разметка

ДС - дорожная сеть

ДТП - дорожно-транспортное происшествие

ДТУ - дорожно-транспортные условия

ЖЗ - жилая зона

ИК и ТП - интенсивность конфликтования транспортных

и пешеходных потоков

ИКТП - интенсивность конфликтования транспортных

потоков

КД - канализированное движение

КДП - контрольно-диагностический пост

КСОД - комплексная схема организации движения

КТД - коэффициент транспортной доступности

КУД - координированное управление движением

МНК - метод наименьших квадратов

МПТ - маршрутный пассажирский транспорт

MOB - маршрутное ориентирование водителей

OA - очаговая аварийность

ОБД - организация безопасности движения

ОБДД - обеспечение безопасности дорожного движения

ОД - организация движения

ОДД - организация дорожного движения

О и УДД - организация и управление дорожным движением

ПДГ - поперечный динамический габарит

ПДД - правила дорожного движения

ПДК - предельно-допустимая концентрация

ПЗ - пешеходная зона

ПММО - программно-математическое и методическое обеспечение

ПМО - программно-математическое обеспечение

ПОД - проект организации движения

ПП - пешеходные потоки

ПЭВМ - персональная электронно-вычислительная машина

РКД - развязка с круговым движением

РУТП - региональное управление транспортными потоками

СМО - система маршрутного ориентирования

СМЭП - специализированные монтажно-эксплуатационные

подразделения

СО - светофорный объект

СОД - схема организации движения

CP - светофорное регулирование

СС - светофорная сигнализация

ССД - скорость свободного движения

СУД - сетевое управление движением

ТЕ - транспортная единица, ТС - составляющая ТП

(грузовые и легковые автомобили, микроавтобусы, автобусы)

ТП - транспортные (нерельсовые – автомобильный подвижной

состав, троллейбусы и рельсовые) потоки

ТПП - транспортные (нерельсовые – автомобильный подвижной

состав, троллейбусы и рельсовые) и пешеходные потоки

ТС - транспортное(ые) средство(а) - автомобильный и

электрический подвижной состав

ТСОД - технические средства организации движения(светофоры,

контроллеры, ДЗ, ДР и др.)

УДД - участник дорожного движения

УДС - улично-дорожная сеть

ФКОУОУД - функциональный критерий оценки уровня (качества)

организации управления движением

ЭБТП - экологическая безопасность транспортных потоков

ВВЕДЕНИЕ

Дорожное движение - это сложная динамическая многопара-

метрическая система в аспекте многофакторных случайностей. Протекание

процесса движения как каждой транспортной единицы, так и сформирован-

ного ТП осуществляется в условиях полной неопределенности, что усложня-

ется появлением на не подготовленных для пропуска дорогах все большего

числа автомобилей. Тем более ускоренная автомобилизация страны во вто-

рой половине XX века в условиях отставания развития городского и дорож-

ного строительства, а также комплексных систем организации и управления

движением транспортных и пешеходных потоков (ТПП) создала угрозу не

только безопасности дорожного движения (БДД), экологическому простран-

ству, но и нормальным отношениям водителей с пешеходами и пассажирами

ТС в процессе взаимодействия в аспекте системы "водитель-автомобиль-

дорога-среда-движение-водитель" [141, 167, 175]. Структуры генеральных

планов не всегда соответствуют принципам рационального и безопасного

пропуска ТПП. Как следствие: непроизводительные задержки, достигшие

больших размеров и заторы стали атрибутами дорожного движения на боль-

ших массивах УДС крупных городов. Отсутствие автомагистралей, обору-

дованных тротуарами, велосипедными дорожками, изолированными перехо-

дами для пешеходов, развязками в разных уровнях, площадками для стоянки

ТС и прочими удобствами, - практически повсеместное явление. Обеспече-

ние безостановочного и скоростного движения транспортных потоков (ТП),

рассчитанных на длительную перспективу, обязывает это компенсировать

рациональной организацией пропуска и управлением ТПП, исключающими

дорожно-транспортные происшествия (ДТП), заторы, сверхнормативные за-

держки у перекрестков и неэффективное использование потенциалов улично-

дорожной сети (УДС), а также технических средств организации дорожного

движения (ТС ОДД) [1, 2, 4, 8, 10, 147, 163, 174, 176, 177, 179.1, 183, 184].

На 40 - 45 % используемая пропускная способность проезжих частей

дорожной сети в городах и других населенных пунктах за счет поочередного